Воздух необходим всем живым организмам: животным для дыхания, а растениям - для питания. К тому же воздух защищает Землю от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. Основные составляющие воздуха - азот и кислород. В воздухе есть также небольшие примеси благородных газов, углекислого газа и некоторое количество твердых частиц - копоти, пыли. Воздух нужен всем животным для дыхания. Около 21% воздуха составляет кислород. Молекула кислорода (О 2) состоит из двух связанных кислорода.
Состав воздуха
Процентное соотношение различных газов в воздухе слегка изменяется в зависимости от места, времени года и суток. Азот и кислород - основные компоненты воздуха. Один процент воздуха составляют благородные газы, углекислой газ, водяной пар и загрязнения, например диоксид азота. Входящие в состав воздуха газы можно разделить путем фракционной перегонки . Воздух охлаждается до тех пор, пока газы не перейдут в жидкое состояние (см. статью « «). После этого жидкая смесь нагревается. кипения у каждой жидкости своя, и образующиеся при кипении газы можно собирать отдельно. Кислород, азот и углекислый газ постоянно попадают из воздуха в и возвращаются в воздух, т.е. происходит круговорот. Животные вдыхают кислород воздуха и выдыхают углекислый газ.
Кислород
Азот
Более 78% воздуха составляет азот. Белки, из которых построены живые организмы, также содержат азот. Главное промышленное применение азота - производство аммиака , необходимого для удобрений. Азот для этого соединяют с . Азот накачивается в упаковки для мяса или рыбы, т.к. при контакте с обычным воздухом продукты окисляются и портятся Предназначенные для пересадки человеческие органы хранятся в жидком азоте, потому что он холодный и химически инертный. Молекула азота (N 2) состоит из двух связанных атомов азота.
Благородные газы
Благородные газы - это 6 8-й группы . Они чрезвычайно инертны химически. Только они существуют в виде отдельных атомов, не образующих молекулы. Из-за их пассивности некоторыми из них наполняют лампы. Ксенон практически не используется человеком, зато аргон накачивают в электролампочки, а криптоном наполняют люминесцентные лампы. Неон вспыхивает красно-оранжевым светом при прохождении электрического разряда. Он используется в натриевых уличных лампах и неоновых лампах. Радон радиоактивен. Он образуется в результате распада металла радия. Никакие соединения гелия науке неизвестны, и гелий считается абсолютно инертным. Его плотность в 7 раз меньше плотности воздуха, поэтому им наполняют дирижабли. Наполненные гелием воздушные шары оснащаются научной аппаратурой и запускаются в верхние слои атмосферы.
Парниковый эффект
Так называется наблюдающееся сейчас повышение содержания углекислого газа в атмосфере и вызванное этим глобальное потепление
, т.е. повышение среднегодовых температур во всем мире. Углекислый газ не дает теплу покидать Землю, так же как стекло сохраняет высокую температуру внутри парника. Поскольку углекислого газа в воздухе становится все больше, все больше тепла задерживается в атмосфере. Даже небольшое потепление вызывает повышение уровня Мирового океана, перемену ветров и таяние части льда у полюсов. Ученые считают, что если содержание углекислого газа будет расти так же быстро, то за 50 лет средняя температура может возрасти на величину от 1,5°С до 4°С.
Урок: "Воздух. Состав воздуха."
Идея урока: осмысление нового материала через постановку проблемы и пути её решения.
Цели для учителя: организация продуктивной деятельности учащихся по усвоению понятия "Воздух", использование понятия в повседневной жизни, значение кислорода в живой и неживой природе. Для учащихся: усвоить новое понятие, усвоить новы знания о составе воздуха, рассмотреть значимость компонентов в жизни живой и неживой природы, формировать надпредметные умения, учиться оперировать новым понятием, развивать любознательность, интерес к изучению окружающего мира, воспитывать бережное отношение ко всему, что необходимо для сохранения жизни на Земле, формировать умение работать в парах.
Предметные: продолжить формирование представлений об атмосфере, её составом, установить взаимосвязь между атмосферой и человеком;
Метапредметные: развивать умение пользоваться учебной и справочной литературой; развивать умение выделять главное в тексте в соответствии с заданием; развивать коммуникативные навыки в процессе групповой работы и работы в парах.
За время урока учениками будут проведены опыты, которые помогут ребят сформировать свои знания о свойствах воздуха.
Оборудование: карточки, учебник, лабораторное оборудование, компьютер, smart доска.
Тип урока: открытие новых знаний.
Ход урока
1этап: Введение в тему урока (3 минуты)
Здесь будет изображение: /data/edu/files/l1460202930.png (864x753)
Здесь будет файл: /data/edu/files/r1460204275.mp3 (музыка)
Под музыку учитель говорит:
Солнце на небе проснулось,
Нам, ребята, улыбнулось.
Глазки тихо закрываем,
Руки к небу поднимаем,
Лучи солнышка возьмем
Ик сердечку поднесем.
Глубоко вдохните и выдохните. Выдохните вчерашнюю обиду, злость, беспокойство. Забудьте о них. Вдохните в себя свежесть зимнего утра, тепло солнечных лучей, чистый воздух. Я желаю вам хорошего настроения и бережного отношения друг к другу.
2 этап урока: Проверка изученного материала (7 минут)
Здесь будет изображение: /data/edu/files/j1460202997.png (859x699)
Учитель: Вы познакомились со множеством понятий по окружающему миру. А что такое атмосфера?
Высказывания детей.
Учитель: Все ли согласны с этим определением? Точно сформулировать вам помогут карточки оранжевого цвета. Давайте проверим.
Учитель: Сегодня мы узнаем еще одно понятие, которое расширит знание об атмосфере. А какое это понятие, вы назовете сами, отгадав мою загадку:
Здесь будет изображение: /data/edu/files/i1460203052.png (894x700)
Учитель: Есть невидимка, в дом не просится. А прежде людей бежит, торопится. Ответы детей. Правильно воздух.
Учитель: А зачем нам нужно изучать воздух?
3 этап урока: осмысление нового материала.(25 минут)
Здесь будет изображение: /data/edu/files/b1460203115.png (831x694)
Учитель: Мы сегодня узнаем о составе воздуха, значении кислорода в живой и неживой природе, и поговорим об охране природы.
Как вы думаете, где находится воздух?
Здесь будет изображение: /data/edu/files/m1460203216.png (695x706)
1.Опыт: На столе учеников лежит веер. Ученики должны догадаться, что нужно бумажным веером помахать перед лицом.
2.Опыт: Ученики закрывают глаза, Учитель разрезает апельсин и открывает флакон духов. Задаются вопросы:
Какое действие сейчас было совершено? (ответ учеников) Как вам удалось ощутить запах на небольшом расстоянии?
3 Опыт: ученики должны опустить стакан вверх дном в банку с водой.
1. между веером и лицом есть какое-то тело - это воздух,
2. запах распространяется по воздуху,
3. вода не входит в стакан, ей мешает туда войти воздух
Физминутка.
Сейчас я предлагаю вам почувствовать воздух.
Взмахните левой рукой.
Взмахните правой рукой.
Левой, правой.
Наклонитесь вперед.
Повороты туловища.
Потоки ветерка, который появился в ваших движениях - это воздух.
Здесь будет изображение: /data/edu/files/m1460203289.png (946x653)
Учитель: Что такое воздух? Из чего он состоит? Внимание на экран. Видео состав воздуха.
Здесь будет файл: /data/edu/files/y1460204412.mp4 (состав воздуха)
Вопросы учителя после просмотра фильма. Что такое воздух? Какого газа в составе воздуха больше всего? Азот занимает 1 место по количеству газов в составе воздуха. Какой газ мы поставим на 2 место? Какие газы мы еще не называли?
Здесь будет изображение: /data/edu/files/g1460203340.png (919x710)
Учитель: А теперь из частей составим целое. Что для этого нужно сделать? Какая часть самая большая? Какого она цвета? Как называется этот газ? Давайте проверим.
Азот входит в состав всех живых организмов.
На Smart board учащиеся составляют из частей целое и сверяют свои ответы с правильными при помощи стирания смайликов.
Слайд 8. Учитель: Ребята, а каково значение кислорода в живой природе?
Учитель убирает шторку на доске и учащиеся при помощи разноцветных маркеров показывают стрелками что человек вдыхает кислород, а выдыхает углекислый газ.
Здесь будет изображение: /data/edu/files/f1460203388.png (977x701)
Учитель: Кислород участвует в процессе дыхания. Действительно, недостаток или отсутствие кислорода опасно для жизни. Почему это особенно опасно для альпинистов?
Здесь будет изображение: /data/edu/files/m1460203489.png (848x698)
Работа с учебником. Стр. 30. Людям какой профессии необходимы кислородные приборы? (Дети читают и рассказывают, что альпинистам нужны такие приборы, потому, что при восхождении на вершины гор, воздуха становится меньше и им трудно дышать.)
Здесь будет изображение: /data/edu/files/e1460203569.png (596x653)
Учитель: Ребята, а каково значение кислорода в неживой природе? Без кислорода невозможно горение. Как это доказать?
Ученики: нужно зажечь свечу и накрыть стаканом. Свеча потухнет из-за нехватки кислорода. Вывод: без кислорода горение невозможно.
А как дышат растения?
Здесь будет изображение: /data/edu/files/o1460203624.png (947x622)
Учащиеся при помощи разноцветных маркеров показывают стрелками, что растение вдыхает углекислый газ, а выдыхает кислород. Однако ночью происходит все наоборот: растение вдыхает кислород, а выдыхает углекислый газ.
Здесь будет изображение: /data/edu/files/h1460203686.png (825x640)
Учитель: Ребята, мы говорили как дышит человек, растения, говорили, из каких газов состоит воздух. У меня к вам вопрос: меняется ли состав воздуха в классе? Нас так много и мы все дышим.
Ученики: Да.
Учитель: А что нужно сделать?
Ученики: проветрить помещение.
Здесь будет изображение: /data/edu/files/r1460203749.png (842x709)
Учитель: Как вы думаете, будет ли отличаться состав воздуха в нашем городе и за его пределами? Растения еще называют «легкими земли».
Учитель: Сейчас я предлагаю поработать в парах. Ваша задача: выбрать и наклеить картинки с изображением что можно делать, а что нельзя. Итак, что бы вы сделали, чтобы сохранить "легкие Земли"?
4 этап урока.Рефлексия (10 минут)
Здесь будет изображение: /data/edu/files/v1460203888.png (849x685) .
Давайте подведем итог.
Здесь будет изображение: /data/edu/files/j1460203966.png (785x642)
Учитель: Сейчас у меня для вас сюрприз. Каждому из вас я раздам шарик и его надо надуть. А какой газ вам поможет в этом? Вам понравился урок? А что понравилось больше всего? Изобразите свое настроение фломастером.
Опыты можно проделывать и с воздушными шарами. (ссылки на экране)
Здесь будет изображение: /data/edu/files/o1460204026.png (889x748)
Учитель: Спасибо за урок, мне было очень приятно с вами поработать
Здесь будет файл: /data/edu/files/a1460205455.notebook (Урок. Воздух. Состав воздуха.)
Наша планета надежно защищена от негативного влияния из космоса удивительной оболочкой – атмосферой, без которой жизнь на Земле была бы немыслимой.
Многие знают, что без воздуха человек может прожить не более 5–9 минут, но не каждый понимает, что такое воздух и из чего состоит это жизненно важное вещество, образующее земную атмосферу. Попробуем разобраться.
Слово «воздух» произошло благодаря прибавлению приставки воз- к старославянскому слову дѹхъ, что означает «дух», «дохнуть», «дышать». Приставка воз- имеет древнерусское происхождение и отождествляется с предлогом «вверх» или существительным «подъем».
Более тысячи лет в славянском языке присутствовало древнегреческое слово аэр (ἀηρ), переводимое как «воздух». Впоследствии оно было практически забыто, хотя и сейчас встречается в некоторых топонимах – аэроплан, аэроходный, аэродинамика.
Воздух является главным условием существования всего живого . По сути, он представляет собой естественную смесь газов, принимающих непосредственное участие в круговороте веществ в природе. В своем составе воздух содержит около 21 % кислорода, который во время дыхания поступает в клетки нашего организма и способствует выделению жизненной энергии.
Еще одной важной его составляющей выступает азот, объем которого в атмосфере превышает 78 %. В небольших количествах в воздухе содержатся углекислый газ, метан, водород, аргон, неон и ряд других химических элементов, а также водяные пары, объем которых непосредственно влияет на общую атмосферную массу.
Поскольку воздух представляет собой естественную смесь газов, его масса в единице объема (плотность) может меняться в зависимости от изменений пропорций тех или иных компонентов, а также от влажности, температуры и высоты, на которой эта величина будет измеряться. Как правило, за основу берется показатель 1,225 кг⁄м3, который обычно фиксируется на уровне моря при температуре +15 °С.
При повышении столбика термометра до +35 °С масса воздуха снижается до 1,1455 кг/м3, при понижении температуры до -25 °С – возрастает до 1,4224 кг/м3. Помимо плотности, одним из физических свойств воздуха является молярная масса, т. е. отношение его плотности к количеству молей. Этот показатель остается неизменным и составляет 28,98 г/моль.
В городах (особенно в мегаполисах и промышленных центрах) вредные газы попадают в воздух при сгорании бензина, различных химических веществ, каменного угля (в тепловых ТЭЦ) и всевозможных искусственных материалов. Наибольший вред экологии городов наносят транспортные средства и деятельность предприятий, загрязняющих атмосферу посторонними примесями. Помимо азота, кислорода и углерода, в воздухе крупных населенных пунктов присутствуют окиси метана, сернистого газа и других веществ, оказывающих негативное воздействие на биосферу нашей планеты.
Сегодня во всем мире ученые и экологи прилагают все усилия для того, чтобы максимально сократить число вредных выбросов в атмосферу и предотвратить ее загрязнение. С этой целью создаются экологически чистые виды транспорта, отопительные системы, использующие в своей работе силу солнца и ветра, а также новые технологии, позволяющие обеспечить экологическую безопасность на производстве. Впрочем, каждый человек и сам может сделать немало для окружающей среды, выполняя ежедневно простые правила – не мыть автомобили в природных водоемах, не курить, тушить костры в парке после пикника и многое другое.
В большинстве современных стран температуру воздуха принято измерять в градусах по шкале Цельсия, предусматривающей 0 °С как температуру таяния льда, а +100 °С – кипения воды. В некоторых государствах применяется шкала Фаренгейта, согласно которой разница между точкой таяния льда и кипения воды делится на 180°.
Для измерения температуры чаще всего используют жидкостные или ртутные стеклянные термометры, реже – электрические и механические, а также оптические, регистрирующие градус за счет изменения спектра света, его уровня и других показателей.
Влажность воздуха определяется психрометром (гигрометром психометрическим), состоящим из сухого и влажного спиртовых термометров. Разница между их показателями определяет скорость испарения воды, а следовательно и влажность.
26 февраля 2014Наша Земля защищена удивительной оболочкой - атмосферой. Она предотвращает падение на планету космических тел и является одним из главных условий жизни человека. Из чего состоит воздух и почему он так важен для животных и растений, существующих на Земле? Ответы на эти и другие вопросы можно узнать из данной статьи.
Какую структуру имеет атмосфера?
Воздушная оболочка Земли состоит из нескольких слоёв, которые обладают отличительными особенностями.
- Тропосфера. Это самый нижний и плотный слой атмосферы. В нём сосредоточено 80% воздуха. Его толщина варьируется в зависимости от расположения: в районе экватора она больше, чем над полюсами. Именно здесь формируется погода, образуются туман и облака. Максимальная толщина тропосферы достигает 17 километров.
- Стратосфера. В этом слое, находящимся на высоте 50 км, наблюдается обратное, нежели в тропосфере, изменение температуры с высотой - она повышается. Здесь находится озоновый слой и содержится минимальное количество молекул воды. В стратосфере на высоте 20 километров образуется озоновый слой.
- Мезосфера. Здесь формируются облака, которые состоят из кристалликов льда, и наблюдается уменьшение плотности воздуха. Мезосфера находится на расстоянии 80-85 километров от поверхности земли и имеет температуру минус 90 градусов по Цельсию.
- Термосфера. Здесь в результате столкновения частиц воздуха с космическими возникает особое свечение, называемое "полярным сиянием". Этот слой также имеет максимальную в атмосфере температуру - плюс 1500 градусов по Цельсию.
- Экзосфера. Она простирается до высоты 20000 километров и имеет второе название "корона Земли" из-за рассеянной формы своих границ.
Из каких веществ состоит воздух?
Необходимо заметить, что атмосфера на планете сформировалась очень давно. Но в пору юности нашей Земли, она состояла в основном из продуктов жизнедеятельности вулканов. Только с распространением по ней первых растений воздух стал обогащаться кислородом, что сделало его пригодным для дыхания людей. Многие планеты Солнечной Системы имеют атмосферу. Но состав, который подходит для жизни человека и животных имеет только наша. В настоящее время основную долю воздуха атмосферы составляют два основных газа: азот и кислород. В процентном соотношении содержание этих веществ выглядит следующим образом: 78:21. Выясняя, из каких газов состоит воздух, необходимо указать и состав того одного процента, который остаётся после вычитания суммы основных газов от 100%. В атмосфере, наряду с азотом и кислородом, содержится углерод, водород, инертные газы, водяной пар и другие примеси. Кислород служит одним из главных условий жизни людей и животных, а вот углерод необходим растениям.
Содержится ли в воздухе вода?
Наряду с газами, в воздухе есть и водяной пар, который, в зависимости от высоты, может быть и в виде кристалликов. Содержание этого вещества в воздухе при определённых условиях приводит к образованию тумана и облаков. Общий объём атмосферной воды на нашей планете составляет 14 000 кубических километров. Кстати, вес воздуха напрямую зависит от количества водяных паров, содержащихся в нём. Чем их больше, тем легче воздух, так как воздушные тяжелее их.
Какие примеси могут быть в воздухе больших городов?
Вредные газы попадают в атмосферу при сгорании каменного угля, бензина, химических веществ и искусственных материалов. В результате распространения автомобильного, железнодорожного и других видов транспорта, а также деятельности промышленных предприятий воздух загрязняется посторонними примесями. Из чего состоит воздух в большом городе? Не только из таких веществ, как углерод, кислород и азот, но и из окиси углерода, метана и сернистого газа, которые наносят непоправимый вред биосфере Земли.
Например, если в воздухе будет содержаться более 3% углекислого газа, то это может вызвать смерть живого организма, так как нормой считается 0,03%. Большое количество дыма, газов и копоти, которые содержатся в загрязнённой атмосфере, называют "смогом". Он окутывает многие промышленные районы и крупные города на Земле.
Как образуется кислотный дождь?
Образование таких осадков можно объяснить, зная структуру состава атмосферы. Из каких молекул состоит воздух? Он представляет собой газовую смесь и водяной пар. В нём содержатся молекулы воды и других веществ. При попадании в атмосферу посторонних примесей атомы этих компонентов соединяются с водой, превращаются в кислоту и выпадают на землю. Такие дожди наносят большой вред растениям, животным и людям и являются настоящей экологической катастрофой.
Что такое озоновый слой и где он находится?
Он образуется в стратосфере, на расстоянии 20 километров от Земли. Озоновый слой предохраняет биосферу нашей планеты от губительного ультрафиолетового излучения. Также он нейтрализует действие многих вредных веществ и бактерий. Из чего состоит воздух в озоновом слое? В нём содержится активный кислород, который образуется в результате воздействия электрических разрядов или солнечного света на молекулярный. Попадание в атмосферу метана, хлора, брома и оксида азота, содержащегося в кондиционерах и охладительных установках, приводит к разрушению этого слоя, что является одной из глобальных экологических проблем цивилизации.
Из чего состоит атмосферный воздух?
Состав воздуха, приведённый в статье, характерен только для нижнего слоя атмосферы, который называется "тропосферой". Чем дальше от поверхности земли, тем больше изменений в нём происходит. Какой состав воздуха в верхних слоях атмосферы? Первые изменения встречаются в озоновом слое - появляется активный кислород. Далее, на расстоянии 1 000 км и выше от поверхности Земли, начинается преобладание атомарного водорода и гелия. С высотой изменяется и давление - оно понижается, так как воздух становится более разряжённым.
Что загрязняет атмосферу?
Чем хуже экологическая обстановка района, тем больше посторонних веществ содержится в воздухе и тем опаснее он для жизни человека и животных. С развитием цивилизации негативное воздействие на воздушную оболочку Земли сильно увеличилось. Промышленные предприятия, автомобильный и железнодорожный транспорт, инновационные блага цивилизации (кондиционеры, охладительные установки и др.) загрязняют окружающее пространство, что приводит к уменьшению озонового слоя, образованию смога и кислотных дождей.
Сегодня во всём мире отдаётся предпочтение экологически чистым технологиям и транспорту, но полный переход на такие производства потребует определённого количества времени и больших материальных затрат и продлится довольно долго.
Заключение
Ещё 30 лет назад мы удивлялись, когда слышали о том, что в западных странах продают простую питьевую воду в бутылках. Сегодня любой житель большого города, более или менее заботящийся о своём здоровье, не станет пить то, что течёт из крана в наших квартирах. Приобретение воды для утоления жажды и приготовления пищи стало нормой.
В крупных городах Китая началась продажа чистого воздуха в жестяных банках. А раньше такие факты описывались только в фантастических рассказах. То, из чего состоит воздух сегодня, зависит от каждого землянина. Любой человек может очень много сделать для окружающей среды, выполняя простые правила каждый день: не мыть машину в природных водоёмах, вовремя тушить костры, бросить курить, начать жечь мусор и листву в специально отведённых местах и др. Ведь нам очень важно знать, каким воздухом будут дышать на Земле наши потомки! И будут ли дышать…
ВОЗДУХ – смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли.
Тот факт, что воздух является не отдельным веществом, а смесью газов, первым доказал французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794). В 1774 при прокаливании металлов в запаянной реторте он заметил, что с металлом соединяется только часть воздуха. На основании этого он сделал вывод, что воздух состоит из двух газов, из которых один может соединяться с металлом, а другой – нет.
Эту гипотезу А.Лавуазье проверил в 1775, поместив некоторое количество ртути в реторту, изогнутое горло которой сообщалось с воздухом в стеклянном колоколе, погруженном в ртуть (рис. 1).
Лавуазье нагревал реторту чуть ниже температуры кипения ртути в течение 12 дней. По истечение этого времени поглощение ртутью воздуха с образованием красного оксида ртути HgO прекратилось, а объем воздуха в колоколе сократился более, чем на одну шестую часть. Оставшийся в колоколе газ гасил горящую свечу, мышь не могла в нем жить. Лавуазье назвал его азотом , т.е. непригодным для жизни. При прокаливании оксида ртути он вновь получил ртуть и газ, поглощенный ею из воздуха. В этом газе свеча горела с ослепительным блеском, а мышь чувствовала себя превосходно. Лавуазье назвал его «воздухом, пригодным для дыхания», а в 1777 – кислородом .
В 19 в. в воздухе нашли диоксид углерода, благородные газы (аргон, гелий, неон, криптон и ксенон), следовые количества метана, сернистого газа, монооксида углерода, озона, водорода, аммиака и других соединений азота.
Составляющие воздух газы можно разделить не только химическими, но и физическими методами. Для этого используют испарение жидкого воздуха. Первые холодильные машины для сжижения воздуха, работа которых была основана на принципе Джоуля – Томсона, были построены в 1890-х. Их главные части – два (или более) змеевика, расположенные один в другом (рис. 2)
По внутреннему узкому змеевику подается воздух под давлением в 200 атм, резко расширяющийся в нижней камере до давления в 20 атм. Этот охладившийся расширившийся воздух по наружному змеевику возвращается к компрессору и при этом охлаждает внутренний змеевик с находящимся в нем воздухом (под давлением 200 атм), который затем снова расширяется в той же камере, где охлаждается еще больше. Так продолжается до тех пор, пока воздух в камере не начнет сжижаться.
Возможность отделения азота от кислорода основана на том, что жидкий азот кипит при более низкой температуре (–195,8° С), чем кислород (–183,0° С), поэтому он испаряется первым. Затем из жидкого воздуха улетучивается аргон (т. кип. –185,9° С). Этим методом из воздуха можно выделить и другие газы. В 1896–1897 английский химик и физик Уильям Рамзай (1852–1916) при дробной перегонке сжиженного аргона получил еще четыре благородных газа.
В 1923 английский физик и химик Фрэнсис Уильям Астон (Нобелевская премия по химии, 1922) испарил 400 тонн жидкого воздуха, но никаких других газов, кроме открытых ранее, в нем не нашел.
Основными компонентами воздуха в нижней атмосфере являются азот N2, кислород O2 и аргон Ar.
| ГАЗ | СОДЕРЖАНИЕ, % | |
| по объему | по массе | |
| Na 2 | ||
| O 2 | 23,10 | |
| Ar | 0,932 | 1,286 |
| CO 2 | 0,036 | 0,052 |
| Ne | 1,3.10–3 | |
| He | ||
| Kr | ||
Кроме газов, указанных в таблице, атмосферный воздух содержит пары воды (0,002–4% по массе), а в приземном воздухе всегда есть большое количество взвешенных твердых и жидких частиц, образующих аэрозоли.
Современный состав воздуха сформировался в результате длительных эволюционных процессов в недрах Земли и на ее поверхности. Огромную роль в этом сыграла деятельность зеленых растений, животных и микроорганизмов.
Предполагают, что большое количество азота в воздухе появилось в результате окисления первичной аммиачно-водородной атмосферы Земли молекулярным кислородом, который сначала образовывался в результате диссоциации воды, а затем стал накапливаться у поверхности Земли в результате фотосинтеза (рис. 3).
Источниками благородных газов являются вулканические извержения и распад радиоактивных элементов. Аргон образуется в результате распада калия-40. Радон появляется при распаде радия, а гелий, ядра которого представляют собой альфа-частицы, является одним из продуктов многих стадий цепочек радиоактивных превращений, начинающихся от урана и тория.
Диоксид углерода попадает в атмосферный воздух во время извержений вулканов, при разложении карбонатных горных пород и органических веществ, а также в результате производственной деятельности человека. В последние десятилетия наблюдается неуклонный, хотя и небольшой рост содержания диоксида углерода в атмосферном воздухе.
Многочисленные газообразные вещества, находящиеся в воздухе в следовых количествах, образуются в результате вулканической деятельности, выделяются растениями и бактериями.
Развитие энергетики и промышленности оказывает все большее влияние на состав воздуха, особенно это заметно вблизи крупных предприятий и в больших городах. Больше всего загрязняющих газов (оксиды углерода, азота, серы) и аэрозолей образуется при сжигании топлива.
Плотность и давление атмосферного воздуха непрерывно меняются при увеличении расстояния от поверхности планеты. Воздушную оболочку Земли делят на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу и экзосферу. Границы между ними называют соответственно тропопаузой, стратопаузой и т.д. (рис. 4).
Рис. 4. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА с высотой. На врезке показано изменение концентрации газов в гетеросфере в зависимости от высоты.
До высоты 100 км состав воздуха почти не изменяется в результате интенсивного перемешивания. Состав воздуха в стратосфере и мезосфере почти такой же, как в тропосфере. Главное отличие – повышенное содержание озона, который образуется в результате фотохимических реакций на высоте около 30 км.
В стратосфере и более высоких слоях молекулы газов диссоциируют на атомы. На высоте 80 км полностью распадаются на атомы диоксид углерода и водород, выше 150 км – кислород, выше 300 км – азот. На расстоянии 100–400 км от поверхности Земли в ионосфере газ ионизуется: образуются ионы O2–, O2+, N2+. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы ОН*, НО2* и другие.
Выше 120 км воздух перемешивается так слабо, что существенным становится распределение химических частиц под действием гравитации. Поэтому ближе к Земле преобладают молекулярные и атомарные кислород и азот, а выше – водород и гелий, которые вследствие малого атомного веса, медленно рассеиваются в космическое пространство.
Елена Савинкина
